자동차의 구조

1.자동차란?

 사전적 정의로 엔진의 힘으로 바퀴를 굴려 땅 위의 도로나 공간을 움직이도록 만든 탈 것. 이라고 명시되어 있으며 일반적으로는 바퀴가 4개인 것을 가리키나 넓은 뜻으로는 2개 이상인 것을 모두 가리킨다. 즉 인간이나 동물의 힘이 아닌 인공적인 동력원에 의해서 바퀴를 노면과 마찰시켜서 그 반작용으로 움직이는 교통수단인 것이다.

 

2. 자동차의 기본 구조

 위의 사진에서 볼 수 있듯이 자동차는 크게 외관상으로 드러나는 차체인 바디와 자동차의 움직임을 제어하기 위한 장치들로 구성된 섀시로 나눌 수 있다. 바디는 승객과 화물을 수용하고 외적인 요소로부터 보호하는 구조물이며 자동차에 필요한 모든 의장품(좌석, 내외장재, 에어백 등)이 탑재되는 부분이다.

 섀시에 대해 조금 더 자세히 설명해보자면 자동차를 구성하는 가장 기본적이 되는 토대로, 자동차의 주행과 자동차에 가해지는 모든 하중을 감당하는 역할을 하는 구조물이다. 섀시는 동력 전달장치, 조향 장치, 제동장치, 현가장치, 엔진으로 구성되어 있다. 이번 포스팅에서는 각 파트가 어떤 역할을 하는지에 대해서만 짧게 설명하고 나중에 자세하게 설명하고자 한다.

 

 동력 전달장치: 엔진에서 발생한 동력을 작업부로 전달하기 위해 쓰이는 장치로 전동장치라고 불리기도 한다. 자동차에는 클러치, 변속기, 차축, 타이어 등이 있다.

 

 조향 장치: 자동차의 진행방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 때 조작되는 모든 장치를 말한다. 핸들, 조향 기어, 각종 링크 등이 있다.

 

 제동 장치: 물체의 움직임을 줄이거나 정지하도록 하는 장치로 브레이크, 마스터 실린더, ABS, TCS 등이 있다.

 

 현가장치: 차량의 프레임에 바퀴를 고정하는 완충장치이면서 어떤 상황에서도 바퀴가 지면과 맞닿을 수 있도록 해주는 장치로 스프링, 쇽업 쇼바, 스테빌라이져 등이 있다.

 

 엔진: 포괄적인 의미로 다른 에너지를 기계적인 에너지로 전환하는 기계 장치라고 하지만 자동차에서는 피스톤의 왕복 운동과 연료의 폭발로 인한 에너지를 기계적 에너지로 전환하는 장치이다. 엔진 안에는 냉각, 흡배기, 윤활 등의 역할을 하는 장치가 있다.

 

3. 프레임 바디/모노코크 바디

 일반적으로 자동차는 프레임 바디와 모노코크 바디 둘 중 하나를 선택한다. 대형 SUV의 경우 주로 프레임 바디로 만들어지고 일반적인 승용차는 모노코크 바디로 만들어진다. 이 둘의 장단점을 비교해보고자 한다.

1) 프레임 바디(바디 온 프레임): 프레임 바디는 자동차의 뿌리인 마차 시대부터 사용되어 온 가장 기본적인 차체 구조를 말한다. 위의 사진과 바디 온 프레임이라는 말에서 알 수 있듯이 섀시 위에 바디를 결합시킨 형태이다. 프레임 바디는 프레임이 충격을 흡수하는 구조로 되어 있기 때문에 충돌 시, 특히 앞 뒤 정방향으로 받는 충격에 대해 강점을 보인다. 또한 하부의 H형 강철 프레임은 하체를 단단히 잡아 주면서, 어느 정도의 뒤틀림을 허용하는 구조를 가지고 있기 때문에 노면이 불규칙한 오프로드 주행 시의 뛰어난 성능을 보여준다. 하지만 이 말이 비틀림에 강하다는 말은 아니고 프레임에 쓰이는 재질이 워낙 강력하기 때문에 전체적으로 어느정도 허락한다는 의미이다. 이렇듯 높은 강성을 위해서 철골로 만들어지기 때문에 차량 무게가 무거워지는 단점과 제조 비용 상승으로 인해 차량 가격이 높아지는 단점이 있다.

 

2) 모노코크 프레임: ‘일체형 섀시’방식이라고 많이 알려진 방식이다. 아랍어로 하나를 뜻하는 ‘Mono’와 껍질을 뜻하는 프랑스어 ‘Coque’가 합쳐져 만들어진 단어로, 본래 항공기 제작에 사용되는 방식을 가리키는 말이었다. 이름 그대로 별도의 프레임 없이 외피만으로 이루어진 구조를 뜻하는 모노코크는 뼈대 없이 서로 용접된 외피가 전체를 지지하는 구조의 역할을 수행하면서 공간 확보에 유리하고 프레임 바디에 비해 가볍다. 그렇기 때문에 스티어링, 가속성, 연비 등의 장점을 가지고 있다.

 

 이번 포스팅에서는 자동차의 기본 구조와 현재 상용화되고 있는 방식에 대해서 알아보았다. 다음에는 자동차의 기계적 에너지를 만들어주는 엔진에 대해서 포스팅 하고자 한다.